中国内陆天然湿地的类型特征及分布规律－I类的划分

王翀，林慧龙

（草地农业生态系统国家重点实验室 兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州730020）

湿地是地球上重要的生态系统，是维持生物多样性的“基因库”，有“大自然的肾脏”之称。是具有多种生态功能以及高生产力的独特生态系统，具有重要的应用价值与科学价值。全世界共有湿地8.5×108hm2，占陆地总面积的6.4%。我国共有湿地面积6 594万hm2，约占世界湿地面积的10%，居亚洲第一位，世界第四位。近年来，湿地研究成为国际生态学与环境科学研究的热点问题之一。但目前，湿地缺乏一个明确且普遍公认的定义，也没有统一的湿地分类标准、体系与方案［1－6］。

1 湿地的定义

由于对湿地研究的着重点不同，一些地理学家、土壤学家、水文学家、生物学家、社会学家及经济学家等从各自的学科观点出发，给出了众多的湿地定义，但是至今仍有争议。湿地科学家和管理部门普遍接受的概念是在《国际湿地公约》（拉姆萨尔公约）中的定义，即：“湿地是指天然或人工，长久或暂时的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，静止或流动，淡水或半咸水体，包括低潮时不超过6m的水域”［7］。

湿地是一种特殊的自然综合体，由于其成因和类型的多样性，结构与功能的复杂性，分布范围的广泛性和不平衡性，认识上的差异以及目的不同，人们对湿地也有不同理解。本研究试图给湿地下一个较为宽泛的定义：湿地是以天然降水、自然补水或人工补水为水源，以挺水、浮叶、沉水或漂浮植物为阶段优势种，由土地和水汇接而成，它既不完全是土地，也不完全是水，而是介于二者之间，能够提供较高生产力、生物多样性和生态功能的具有一定面积的特定生态系统。

2 湿地的分类

湿地分类是湿地科研、保护与管理的基础，是湿地科学理论的核心问题之一，也是湿地科学发展水平的标志。但由于世界各地湿地类型复杂多样，不同研究者的研究尺度、分类目的和出发点不同，导致湿地的分类方法和分类系统多种多样，至今国际上的湿地分类方法和系统仍不统一［8］。

2.1 《湿地公约》的分类方法

Dugan从湿地保护和管理的角度出发，于20世纪90年代初提出《湿地公约》中的湿地分类系统。它将湿地分为咸水湿地、淡水湿地和人工湿地三大类。《湿地公约》的分类方法现在被各国的湿地研究者和相关工作人员普遍接受并应用于湿地的研究和调查中，我国现在主要采用的也是这一分类方法。但是这种分类方法的缺点是界定范围太广，几乎把陆地上所有水体都包括在内，涉及河流学、湖泊学、海洋学等多学科领域，因此无法从单一学科角度对湿地进行研究［8］。

2.2 欧美湿地分类简介

1956年美国鱼类和野生动物保护协会根据湿地分布和水质将湿地划分为：内陆淡水湿地、内陆咸水湿地、滨海淡水湿地和滨海咸水湿地4类。根据植被生活型、积水时间、水深划分20个型，这个分类系统对于湿地类型的辨识主要依赖植物生活方式和水深，含盐量是唯一使用的化学参数，而湿地土壤未应用于湿地类型划分［9］。1979年Cowardin等［10］将湿地划分为系（system）、亚系（subsystem）、类 （class）、亚类（subclass）和优势种（dominance type）5个等级。Cowardin的分类方法具有全面、易于操作的优点，因而成为美国湿地资源清查和管理的基础，但把深水生态系统放进这个分类系统显然欠妥［11］。Brinson（1993）［12］提出主要根据湿地的功能把湿地的地貌、水文和水动力特征看成是湿地的3个同等重要的基本属性［8］的分类方法，它作为一种评价湿地物理、化学、生态功能的方法正在被广泛应用。

加拿大国家湿地工作组（National Wetland Working Group，1997）共划分类（class）、型（form）、体（type）3级湿地分类系统。其中，5个湿地类为：1）藓类沼泽湿地（bogs）；2）草本沼泽湿地（fens）；3）河漫滩和湖滨高草腐泥湿地（marshes）；4）森林沼泽湿地（swamps）；5）浅水湿地（shallow waters）［13］。

早在1902年，德国的Weber就将泥炭沼泽划分为低位（富营养）沼泽、中位（中营养）沼泽、高位（贫营养）沼泽［8］。这一分类至今仍被欧洲许多国家广泛应用。后来，许多学者根据沼泽水源补给、地貌条件、植物组成，土壤性质及不同应用目的对沼泽进行分类。

2.3 中国的湿地分类简介

中国湿地具有类型多、面积大、分布广、区域差异显著、生物多样性丰富等特点。按照湿地公约对湿地类型的划分，31类天然湿地和9类人工湿地在中国均有分布。湿地公约局建议采用的湿地分类系统考虑更多的是各国的一些共性部分，如果直接应用于我国的湿地分类就会显得过于简单，并且分类层次不够，不能满足不同级别（全国、省市、地区等）湿地资源清查的需要。此外，它的分类标准不充分，与实际应用还有一定距离［14］。

近年，随着我国湿地研究的深入，湿地分类思想呈现出多元化的趋势。国内对沼泽和滩涂湿地的分类研究多停留在成因加描述相结合的层次上［15］。陆健健［16］在《中国滨海湿地的分类》一文中，将海平面6m至大潮高潮位之上与外流江河流域相连的微咸水和淡咸水湖泊、沼泽以及相应的河段间的区域，分为潮上带淡水湿地、潮间带滩涂湿地、潮下带近海湿地、河口沙洲离岛湿地4个子系统及若干型，并对各个子系统和型进行了界定。此外，倪晋仁等［17］提出湿地综合分类法，该分类法采用层次结构，将湿地类别按从高到低的顺序分为4层，分别称作族、组、类、型。各层次分类依据依次为水文地貌过程特征、外动力控制因子、基底物质结构、植被类型、淹没时间频率和水深。虽然这一综合分类方法的提出有助于用数学模型对湿地动态变化进行定量描述，但到目前为止这一分类方法却鲜见应用。

综上所述，湿地分类方法大体可概括为成因分类法、水文动力地貌学特征分类法和综合分类法。

成因分类法是根据形成湿地的地貌和生态环境来区分，均是描述性的，以Cowardin等［10，11］提出的分类法最为典型。有着相同形态、土壤和植被的湿地可能有不同成因，而相同成因的湿地也有不同的形态，发育不同的土壤，生长不同的植被。

特征分类根据湿地的表现特征和内在的动力特征来区别湿地，例如Brinson提出的分类方法是把地貌、水文和水动力特征看作3个同等重要的基本属性来分类［8］。

综合分类法利用湿地属性来定义湿地类别，便于揭示不同气候或地貌带的湿地间的共有规律。综合分类法的主要目的是为湿地模型的研究提供框架，所以综合分类法中的湿地范畴不包括人工湿地。

任继周等［1］提出的草原综合顺序分类法以生物气候要素作为分类指标，能够很好的反映类型分布的地理地带性特征，以及各个类型之间的发生学关系。在全球气候条件发生变化时，根据该方法得到的检索图能够动态的反映类别的变化，便于对各个类别的演替进行预测。并且由于采用了数量化的分类方法，更有助于对湿地的数字化管理。所以本研究借鉴综合顺序分类法的优点，并将其应用到湿地分类中。

3 湿地分类应遵循的分类原则

分类与聚类的协同性是湿地分类方法论的基本原则。“分类”探讨众多事物个体或单元的趋异性，而“聚类”则探讨众多事物个体或单元的趋同性。科学的“分类”与“聚类”共同保证了分类系统的周延性和开放性。

要满足湿地分类系统的分类与聚类相结合，建立完善的湿地分类系统，要遵循的原则有以下4点：1）湿地分类要素的完整性原则。该原则是为了保证建立的湿地分类体系有理论依据、体系机构、不同级别的分类指标以及命名原则；2）湿地分类体系内涵的综合性原则。该原则确保了在进行湿地分类时，综合的考虑湿地发生学的各个因素；3）湿地分类指标的相对稳定性原则。根据该原则，在进行湿地分类时，应把最稳定的、作用广泛的特征作为基本单位“类”的指标，次稳定的特征作为下一级“亚类”的分类依据。以此类推，越到低级分类单位，其稳定性也越差。本研究认为，涉及湿地分类的环境特征，其稳定性依次为生物气候—基底物质结构—植被；4）湿地分类统计指标的可比性原则，即同级分类指标的同质性；5）湿地分类特征指标的确限性原则。根据该原则，每一级的分类指标要明确，所使用的特征指标应易于度量其确切的界限；6）湿地分类体系的周延性原则。根据该原则建立的分类方案能够包含已存在的全球任意地区的天然湿地，新发现或新产生的天然湿地也能够找到它在分类系统中的确切位置。

为此，本研究以中国的内陆天然湿地为例，借鉴草原综合顺序分类法［18－26］，着重论述具有分类与聚类协调发展的湿地综合顺序分类系统。

4 湿地综合顺序分类系统和中国的湿地类型

湿地分类应以全面考虑多种因素为出发点，只考虑单一要素难以真实地反映湿地本来面目。因为湿地是地质地貌、水文、土壤和生物等自然地理要素及人类活动共同作用下形成的一种特殊的生态系统，具有综合性的特点。

湿地在空间位置上处于水陆过渡地带，是水体系统和陆地系统共同作用的结果，同时，湿地对水文状况非常敏感。但湿地的水源不仅来源于大气降水，还有可能来自于江、河、湖水，或地下水的补给。所以，水分条件可以作为湿地分类的一级指标，但不宜使用大气降水，而应该以湿地的积水深度作为分类指标。

湿地在不同纬度地区受降水量、水分蒸散等情况的影响不同，导致在相似的环境下（如，均以地下水作为主要水分补给），湿地类型的分布呈现纬度上的差异。所以可以将＞0℃的年积温作为指标，反映相同或相似水分补给条件下的湿地类型差异。由于湿地类型之间的差异应为2种指标共同作用的结果，所以将积水深度和＞0℃年积温共同作为分类指标。

4.1 分类的第一级“类”的分类指标

借鉴草原综合顺序分类法思想，可将湿地分为3个基本级别，即类、亚类和型。类为湿地分类的基本单位，以生物气候要素中的水热组合为指标；第二级为亚类，以湿地的基底物质结构作为指标；第三级为型，以植被为指标，植被受自然条件的影响很大，寒带湿地植被比较单一，而热带、亚热带的湿地植被较复杂。

因为类的划分能够比较充分地体现湿地类型学的基本思想，所以限于篇幅，本研究仅就类的划分加以论述。根据各地区＞0℃的年积温，将我国内陆自然湿地的热量级分为7级，并与自然带对照（表1）。再根据湿地积水深度将地表水状况分为3级（表2）。

水的存在是湿地存在的根本条件，水对湿地土壤的发育有深刻的影响，在生长季足够长的时间内，在不排水的条件下按土壤水状况分为深水、浅水和季节性淹水3种情况。

表1 湿地分类的热量级及其相当的自然带Table 1 Thermal zones for wetland classification based on ＞0℃ annual cumulative temperature

表2 地表水状况分级Table 2 The grades of surface water for wetland classification

以地表水状况为横轴，沿横轴正方向，地表水分逐渐减少；以全年＞0℃积温为纵轴，沿纵轴正方向，＞0℃积温值由低到高，即热量级由低到高。根据各热量级划出的热量级线形成7个不同等级，和3个不同等级的地表水状况形成了21个等级组合区，每一个这样的等级组合区即为一个特定的湿地类别。这样，就制成湿地类型第一级——类的检索图（表3）。每一类的名称都以该等级组合区的热量级与地表水状况分级相连缀的双名法来命名。

表3 湿地综合顺序分类法第一级——类的检索Table 3 Index for determining wetland class in the integrated orderly classification system of natural wetland

根据湿地综合顺序法分类检索图，对照某地＞0℃的年积温和地表水状况就可以确定该地的湿地类别。在图上，湿地类别从上到下表示由极地到赤道的纬向地带性。从A到C的3个纵向系列，则在一定程度上表示了局部气候区的纬向地带性的内部组合差异。例如，A、B、C系列的1～7类，表示极端大陆性气候控制区，由冷到热的纬向地带性湿地类别组合。在检索图上，从任何一个类别开始，其向上向右的方向（即变冷变干），表示以此类别为基带，由于海拔增高而形成的垂直地带性。由此，湿地综合顺序法分类检索图可以根据相同的热量或相同的地表水状况编成横向或纵向的发生学系列。

如果以某一类为核心，则其周围的各湿地类别离核心类愈近，则发生学上的关系愈近；反之，离核心类别愈远，则发生学上的关系愈远。这种类间的发生学关系，将有助于定量地判断某一特定的湿地类别，在热量和水分发生单项的或综合的变化后，它将向哪个方向发展，并演替为哪一个类别。因此，从检索图所能表明的这种类间的发生学关系，就可以获知湿地类间的序列关系相似或相异的程度以及发展的方向。另外，也可对未发现或未研究的类别，根据它在检索图上的位置，预测它的自然特性和生产特性。

将湿地的第一级——类进行区分后，可再将每一类划分为不同的亚类。由于湿地的基底物质结构是湿地分类的重要特征属性，适合作为湿地分类系统次级的分类指标。所以湿地分类系统的第二级——亚类的划分以湿地基底物质结构作为指标，分为固化基底亚类、未固化基底亚类以及岩石基底亚类。植物类型作为另一个重要的湿地分类因子，体现了同一亚类湿地植被的差异［17］。所以将植物类型作为湿地分类系统的第三级——型的分类指标，在亚类的基础上将湿地划分为挺水型、浮叶型、沉水型以及漂浮型。此外，还可以根据植被群落的优势种再细分为亚型。对湿地类型命名时，各级之间用“的”连缀。例如，内蒙古自治区呼伦湖沼泽，根据其＞0℃年积温及积水深度已判断其为微温深水类（ⅢB），再根据呼伦湖沼泽的基底物质结构为未固化基底，其主要植物群落为芦苇（Phragmitesaustralis），是挺水类植物，所以可以得知，内蒙古呼伦湖沼泽为微温深水类的未固化基底亚类的挺水型，如需进一步细分，根据该湿地的主要建群种为芦苇，所以为芦苇亚型。为方便表示，类以下级别也可用编号表示，如亚类用英文小写字母表示，型可用数字表述表示。

4.2 中国内陆天然湿地的类型特征及分布规律

检索中国沼泽湿地数据库［27］，鉴于本研究中所使用数据的局限性，共得到我国的天然湿地面积11 572 753.97hm2。依照湿地综合顺序分类法，对我国现有内陆天然湿地进行分类，结果显示，我国现有内陆天然湿地占湿地综合顺序法中21类的20类，各类型的分布如图1。

图1体现了我国内陆自然湿地地带性分布的特点，即湿地分布的趋势是随着纬度降低，从我国北部到南部，湿地类别由寒冷（Ⅰ）向着炎热（Ⅶ）变化；另外，在相同的纬度区域内，海拔高的地区湿地类别偏向寒冷（如西藏和青海地区），即在纬度相同的区域，热量随着海拔的升高而降低（图1）。而在相同的热量范围内，湿地的积水深度与局部地区的积水条件相关联。

对中国内陆天然湿地类型分布图的统计计算表明（表4），中国内陆天然湿地依湿地综合顺序分类法的湿地类有20个，炎热季节性类（ⅦC）无分布。其中寒冷浅水类（ⅠB）、微温浅水类（ⅢB）、寒温浅水类（ⅡB）、寒冷深水类（ⅠA）和暖温浅水类（ⅣB）是中国分布面积最广的5个湿地类型，主要分布在青海、西藏、新疆、甘肃、四川、内蒙古、吉林、黑龙江，面积合计9 219 318.6hm2，占湿地总面积的79.67%；分布面积最小的5个湿地类型为：暖热浅水类（ⅣB）、炎热浅水类（ⅦB）、炎热深水类（ⅦA）、亚热浅水类（ⅥB）、寒温深水类（ⅡA），面积合计95 725.4 hm2，主要分布在安徽、湖北、云南、广东、广西、海南、贵州、青海几个省份，仅占湿地总面积的0.83%。

湿地综合顺序分类法将气候因素作为湿地分类的指标，体现了气候因素尤其是水热条件与湿地类型之间的关系。相比较其他的分类方法，湿地综合顺序分类法的分类体系更加完善。当出现新的湿地时，就可以根据其积水深度和＞0℃年积温判断其类型。此外，湿地综合顺序分类法还将在其他分类系统中气候条件相似的类型进行合并，而同一类型湿地之间的差异仍可以在类以下级别，如亚类、型中体现出来。如《湿地公约》分类体系中的淡水湿地下的河流湿地，分为永久性的和暂时性的。而在湿地综合顺序分类法中，就要根据其＞0℃年积温和积水深度进行细分，如分为炎热深水类、暖热深水类或炎热季节性淹水类、暖热季节性淹水类等。这样，湿地的类型变化就与气候的变化紧密关联。

图1 基于湿地综合顺序分类法的我国湿地类分布示意图Fig.1 Distribution map for wetland classes in mainland China，as determined by the integrated orderly classification system of natural wetland（IOCSNW）

5 讨论

我国包含了复杂的生态区域和湿地类型，通过建立适当的湿地分类系统，表达其发生学内涵。本研究通过阐述湿地分类与聚类相协调的基本原则，提出了湿地综合顺序分类法。该分类法将湿地分为3个基本级别。第一级类，是湿地分类的基本单位，以生物气候要素中的水热组合为指标；第二级亚类，以基底物质结构作为指标；第三级为型，以植被类型为指标。本研究将生物气候指标分为7个热量级及3个地表水状况分级，并将其耦合为湿地综合顺序法分类检索图。依据此图，天然湿地类型可分为21个类，我国内陆天然湿地依湿地综合顺序分类法有20个湿地类，仅炎热深水类（ⅦC）在我国无分布。

由于湿地对于水分条件的敏感性，当湿地的积水深度因气候条件而变化时，在湿地综合顺序分类法中，湿地的类型也会随之发生变化。如图2的2个分布地区不同的红树林湿地。受温暖洋流的影响，红树林湿地可以分布在亚热带；而受潮汐影响，也可以分布在河口海岸和水陆交叠的地区，导致同为红树林湿地，但是其积水深度呈现差异。红树林主要分布在25°N～25°S，在北半球局部区域可达32°N［28］，所以又存在纬度的差异。在传统的分类系统中（《湿地公约》分类系统等），2处湿地都因其覆盖植被而被称为红树林湿地，而在湿地综合顺序分类法中，图2a为炎热浅水类，图2b为炎热深水类。当湿地＞0℃年积温相似时，积水深度的不同导致了类型的不同，从而反映了2种湿地类型的差异。所以湿地综合顺序分类法更有助于研究在全球气候变化的背景下，湿地类型间的差别和演替情况。

表4 基于湿地综合顺序分类法的全国各湿地类型统计［17］Table 4 Statistics results of wetland classes in mainland China after IOCSNW

湿地综合顺序分类法不仅体现了类型的地理地带性分布特点，具有分类因子量化的优势，又因为该分类体系的各个类别之间具有发生学的关系，在外界条件因素发生变化时，就可预测类型之间演替的规律。对于湿地类型合理的划分将有助于研究湿地在全球气候变化的背景下类型的变化规律。湿地的演替方向有水生方向和旱生方向2种。当全球气候变暖，加速冰川融水速度时，以冰川融水作为水源补给的湿地就会向着深水方向演替。而当气候变干，以降水作为补给的湿地积水量将会下降，相应的湿地类型则向着浅水方向演替。此外，全球气候变化还将导致海平面上升，可能会使部分滨海湿地淹没或者面积的缩小。例如，位于广州东南95km的深圳河河口的福田自然保护区沼泽，根据其＞0℃年积温（∑θ）以及积水深度判断它属于亚热浅水类（ⅥB）。但当全球气候向暖干化方向发展时，根据湿地综合顺序法分类检索图，该沼泽湿地将有可能演替为炎热季节性类（ⅦC）。类似的，位于广东省的珠江口沼泽现在的类型是亚热深水类，但在暖干化的气候背景下，随着该区域的降水量逐渐小于蒸发量，其类型也很可能转变为炎热浅水类（ⅦB）或炎热季节性淹水（ⅦC）类。即从湿地类型的发生学关系，湿地综合顺序分类法第一级——类的检索图可以预测全球气候变化后湿地类的时空演替变化。

图2 不同地区的红树林湿地Fig.2 Mangrove in different areas

表5 我国各类湿地碳密度概况Table 5 The general introduction to the carbon density among some wetland classes in mainland China

随着综合顺序分类法研究的深入，已在物种引种适宜度的估测、全球气候变化与植被类型演替研究和碳收支的估测等方面开展了广泛研究［35，36］。而将综合顺序分类法应用于湿地时，通过借鉴这些经验，不仅有利于进一步丰富综合顺序分类法，更有助于求解湿地的多种问题，从而推进对湿地的相关研究。

湿地在水分、养分、有机物、沉积物、污染物的运移中处于重要的地位。湿地具有物质（如二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等）“源”、“汇”、“转换器”的功能。根据 Whittaker等［37］的研究，沼泽湿地的净初级生产力可达800～6 000g／（m2·a），净初级生产力的平均水平大大超过生产力最高的热带雨林。湿地的经济价值也有多种表现形式，包括直接经济价值（如提供多种天然产品，提供水源，为濒危稀有物种提供生存条件等）、间接经济价值（如洪水的防控，地下水的补给，移出、固定营养物质等）、选择价值、非使用价值等。对于湿地价值的定量评定方法也有很多种，包括市场价值法、损害函数法、生产函数法等［28］。据Constanza等［38］的研究，湿地每公顷的生态服务价值为14 785美元／年，远高于其他陆地生态系统，是全球重要的碳汇（表5）。据统计，全球湿地面积仅占全球表面积的6%，但碳储量却占陆地生物圈碳储量的30%左右［39－41］。Lin［42］利用＞0℃年积温（∑θ）和湿润度（K）指标，建立了基于草原综合顺序分类系统的草地净初级生产力（NPP）分类指数模型。根据该模型，只要知道某草地在综合顺序分类法中的位置或者其类型，就能够根据分类指数计算出与之相应的草地NPP值。相似的，如果能够建立湿地的综合顺序分类模型，也就可以根据其在综合顺序分类法中的位置或类型，得到对应的碳累计速率。湿地对于气候变化非常敏感，在全球气候变化的背景之下，通过湿地综合顺序分类法，研究气候变化下的湿地类型的变化，以及类型变化引起的湿地土壤的固碳速率、碳储量、碳密度等碳的源汇变化，进而研究湿地生态服务功能的变化，将不仅有助于研究气候变化对湿地土壤、植被、动物等多种生态因子的影响，也将有助于管理和保护湿地资源。显然，湿地综合顺序分类法无疑为此提供了广阔的应用前景［43，44］。

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